Центробежные насосы являются лопастными машинами. Насос состоит из направляющего аппарата, лопастного колеса, корпуса со спиральным отводом, подвижных и неподвижных уплотнений, и привода.
Направляющий аппарат обеспечивает оптимальные условия всасывания, как бы «готовит» жидкость ко входу в лопастное колесо. Лопастное колесо сообщает жидкости приращение энергии, увеличивая динамическую составляющую. Спиральный отвод тормозит поток, выходящий из лопастного колеса, переводя динамическую составляющую в статическую, то есть повышая давление. В многоступенчатом насосе описанный процесс повторяется многократно за счет прохождения жидкости через гирлянду перемежающихся направляющих аппаратов и лопастных колес. В данном случае, направляющий аппарат выступает в роли «гасителя скорости потока», обеспечивая подпор перед лопастным колесом. Такая конструкция обеспечивает существенное приращение давления при сравнительно небольших габаритах и применяется, главным образом, в повысительных насосах.
Принцип действия центробежного насоса
При вращении рабочего колеса жидкость, находящаяся между лопатками, благодаря центробежной силе выбрасывается через направляющий аппарат в напорный трубопровод. Уходящая жидкость освобождает занимаемое ею пространство, поэтому у входа в рабочее колесо образуется вакуум, а на периферии – избыточное давление. Под действием разности атмосферного давления в приемном резервуаре и пониженного давления на входе в рабочее колесо жидкость подсасывается в межлопастные каналы рабочего колеса.
Принцип действия центробежного насоса можно просто объяснить на примере миксера. Если поместить цилиндр (2) с находящимся на осевой линии и расположенным по периметру штуцером в резервуар с водой (1) и вставить расположенное на валу (3) рабочее колесо внутрь цилиндра, то при вращении вала в цилиндре свободная поверхность воды будет принимать параболическую форму. По осевой линии свободная поверхность воды будет опускаться ниже среднего уровня жидкости в резервуаре, а по стенкам – подниматься выше этого уровня (как при помешивании кофе).
Согласно закону Паскаля, давление пропорционально высоте столба жидкости. В приведенном примере давление в центре сосуда будет ниже, чем давление у его стенок. Под действием перепада между атмосферным давлением и давлениями в центре и у стенок сосуда, осуществляется перекачивание жидкости.
Итак, мы имеем здесь простейшую модель центробежного насоса, который имеет высоту всасывания Hs и напор Hd, т. е. перекачивает Q (объем жидкости в единицу времени) на высоту H путем затраты мощности P.
C помощью измерительных приборов можно установить, что:
- производительность Q пропорциональна числу оборотов n:
- высота H пропорциональна квадрату числа оборотов n:
- мощность P пропорциональна кубу числа оборотов n:
Указанные соотношения являются законами подобия центробежных насосов.
